经典力学体系的建立

1、牛顿，newton，(16421727 )，古典力学体系的建立，经过了许多科学家的努力，在天文学和力学方面积累了丰富的资料。 在此基础上，牛顿实现了天力学和地面力学的整合，形成了统一的力学体系。 这是人类认识自然历史的第一次大跃进和理论大综合。 它开辟了一个新的时代，对科学发展进程和后代科学家们的想法产生了极其深刻的影响。 牛顿力学的建立是科学形态上的重要变革，标志着近代理论自然科学的诞生，成为其他各自然科学的典范。 然而，十七八世纪其他自然科学还处于积累资料的阶段，目录、古典力学系统化的知识基础牛顿和他的力学系统牛顿时代其他科学的发展科学观和自然观的变革、古典力学系统化的知识基础、欧洲经过十

2、六世纪百馀年的宗教和政治改革的大变动，到了十七世纪后半期政治平稳经济繁荣的时期生产实践对力学研究提出了很多问题。 这是科学发展中科学家们研究天体运动规律的另一个原因是科学自身发展的要求。 哥白尼学说提出了很多悬案。 行星运动的轨道形状问题，为什么行星沿着一定的轨道绕着太阳转等。 这些问题的研究虽然不是实用的目的，但对科学未来的发展有着极其重要的价值。 这种研究为现代力学系统化奠定了知识基础，为古典力学系统化知识基础，航海迫切需要天文钟和计时器，寻求古典力学系统化知识基础，伽利略通过自由落下的研究发现了惯性运动和重力作用下的均匀加速运动，建立了牛顿第一定律和第二定律的基本思想。 伽利略关于抛物体

3、运动规律的发现，对牛顿的万有引力学说也有很深的启发作用。古典力学系统化知识基础，1609年，开普勒出版了他的新天文学书，发表了太阳系行星运动的两个基本规律：行星运动的第一定律：行星的轨道是椭圆，太阳处于椭圆焦点的行星运动的第二定律：在相等的时间内行星与太阳的连接所扫描的面积相等，也称为面积定律。 后来，开普勒发现了行星运动的第三定律。 太阳系中两个行星公转周期的平方比与轨道半径(半主轴长)的立方比相等，也称为周期定律。 开普勒(1571-1630 )德国天文学家。 牛顿的一生，于1642年圣诞节12月25日出生于英国伦敦北部200公里林肯县的农村乌尔索普。 牛顿性格内向，勤奋地学习。 父亲经营

4、农场，但在牛顿出生前3个月去世，母亲再婚，和牧师再婚，年幼的牛顿依偎着祖母。 1661年牛顿通过剑桥大学的三一学院(trinitycollege )，由叔叔提供学费，学习数学和物理。 大学时代初期没有特别的表现，之后在巴罗教授(isaacbarrow，1630-1677 )的指导下，出现了卓越的才能。 1665年取得学士学位，几个月后，由于淋巴腺鼠疫流行，大学停课。 牛顿回到乌尔索普，在随后的两年里，牛顿利用这个强制休假的时间，认真思考自然界的法则。 在这两年牛顿认为一生中独创力的高峰时期，最重要的发现是在这个时期发现了完成的万有引力，因此有乌尔索普苹果树的传说。 力学和微积分都是这个时期发明

5、的圆和椭圆的部分面积的计算是当时数学家挑战的难题，竟然由25岁的牛顿解决了。 直到1667年初，牛顿拥有一流的研究成果回到剑桥。 当时被指定为三一学院的研究员拿到工资，买了实验器材，开始制作反射望远镜，定居下来。1666年，他发现光的散射现象，短波长的蓝光或紫光，通过棱镜时偏振光多，长波长的红光，偏振光少。 1668年，我取得了硕士学位。 牛顿老师巴罗教授当时是顶尖的科学家和数学家，影响着牛顿的光学成果。 他对牛顿的研究成果感到吃惊。 两年后，他辞去了教授的工作，让给了牛顿。 1669年，只有27岁的牛顿成为剑桥大学的教授。 之后，他一直沉迷于包括炼金术在内的化学实验，直到1684年哈雷(ed

6、mundhalley，1656-1742 )建议他从事理论力学为止，他都不放弃。 1672年牛顿发表了第一篇学术论文。 主题是光的实验，刊登在哲学学报上，全力以赴地做理论力学工作。 1687年，牛顿作为大学的代表，1689年被选为下院议员。 当时议会通过保护人权的强大法律，确定了议会的地位高于君主，牛顿开始参加政治。 1695年，牛顿担任造币厂的审计员，担任内战贬值的银币的再铸造，任务完成后，1699年担任导演，1727年去世。 牛顿个人性格乖僻，沉默寡言，终身结婚，back，牛顿和他的力学体系，牛顿对科学的贡献是他建立了古典力学体系，这个集中体现在被写在他有名的自然哲学数学原理书中。 168

7、7年出版的这部着作分为三卷，第一卷分析了向心力引起的物体运动，第二卷分析了物体在抵抗媒体上的运动。 这两卷阐述了力学的基础时间、空间、质量、运动量、力等基本概念，阐述了运动的基本规律牛顿力学三定律，说明了书中使用的数学问题，用演绎法导出了万有引力定律。 第三卷是关于宇宙的结构，这用哥白尼说和发现了天体运动规律的力学规律来说明。 牛顿和他的力学体系、牛顿力学三定律构成了近代力学的基础，也是近代物理学的重要支柱。 牛顿对力学的最重要贡献是发现万有引力。 牛顿力学三定律和万有引力定律统一了天体运动规律和地面物体运动规律，建立了古典力学理论大楼。 牛顿将他的力学理论应用于太阳系，解决了天体力学中的一系

8、列问题。 他提出了计算太阳质量和行星质量的方法，证明了地球是突出在赤道上的扁球，说明了岁差现象，说明了潮汐的涨落，分析了彗星运动的轨迹和天体的扰动现象等，牛顿和他的力学系统，证实了18世纪以后的一系列事实，证实了牛顿力学的理性在证实牛顿万有引力定律时重要的事实是，哈雷彗星的发现、地球形状的实证，三个是行星扰动现象的实证。 另外，关于重力常数g的测定等，也证实了万有引力定律。 1781年，英国天文学家赫歇尔(17381822 )发现了天王星，第一次发现行星的扰动。 1799年，法国著名科学家拉普拉斯(17491827 )出版了天体力学的书，建立了行星运动的扰动理论和行星形式的理论，进一步证实了万

9、有引力定律的正确性。 随后，利用万有引力定律复杂计算天王星的扰动现象，预言海王星的存在。 1845年海王星的发现，是对万有引力定律的有力证明。 牛顿和他的力学系统基于牛顿的学说，确立了力学的新分支。 弹性力学、流体力学、材料力学等。 到18世纪末，牛顿和牛顿力学获得了很大的威望，运动三定律和万有引力定律的地位被牢固确立。 牛顿的苹果，年轻的牛顿认为，苹果会掉下来，但月亮不会掉下来。伽利略的惯性定律：不受外力作用的物体，沿着直线做等速运动。牛顿表示，将其应用于地球和月亮系统上的地球如果月球没有任何力，月亮就会沿着圆轨道的切线方向飞去，但月亮并不飞，仍然绕着地球转，月亮一定是受地球的引力吸引的。

10、换句话说，月亮在圆形轨道的切线方向上飞行，但是地球的引力引起了月球的结果，月亮在圆形轨道上永远运动。 地球吸引月亮。 当然乌尔索普的苹果也掉在地上了。 这是同一性质的力量的作用，牛顿的灵感很伟大！ 原理一本是所有科学书中最伟大的一本，用拉丁语写。 全书论述缜密，文风雅正，表现超越性，接近现代真理的科学文体，是为其他物理学家而写的。 全书分序文和三卷：序文和第一卷是他有名的运动规律，讨论在无抵抗的状态下物体运动遵循的规律。 第二卷研究物体在阻力下的运动情况。 第三卷论述万有引力，以天文学的应用为例进行说明。 back，万有引力定律，地球对苹果和月亮具有相同性质的引力。 这个引力有多少定性问题解决

11、后，牛顿当然想到的是定量的问题。 根据月亮的圆轨道半径及其公转周期，月亮受到地球引力的是月亮在地球旁边时受到的引力的1/3600倍，月亮的轨道半径约为地球半径的60倍，牛顿认为：“引力的大小表示与地球距离的平方成反比吗？” 于是，产生了万有引力定律。 宇宙中所有的物体都相互具有魅力的作用，其大小与质量的积成正比，与两物体间的距离的平方成反比。 那么，行星和太阳之间有这个力吗？根据开普勒行星运动的第一定律，行星的轨道是椭圆，太阳处于两个焦点之一。 牛顿把行星轨道假定为圆形而简化的行星绕太阳旋转的运动，就像月亮绕地球旋转的运动。 验证一下开普勒的第三定律吧？ 这个法则说，行星轨道距离的三次方与行星

12、周期的平方之比是一定的。 牛顿利用行星轨道距离和周期的关系，计算太阳和行星之间的力，多么符合他的万有引力定律。 这样牛顿就确信这个法则适用于宇宙的所有物体。 在back、牛顿离开剑桥之前，通过制作望远镜开始对白光的本质感兴趣，他用玻璃三角棱镜把阳光分成彩虹的七色光，另一个棱镜把回到白光的光混合了很多颜色的光，有分散现象。 因为望远镜镜头没有受到色差的校正，成像边缘有颜色，牛顿认为折射望远镜不会达到没有色差的程度，1671年首次制作了反射望远镜，口径只有2.5厘米，在伦敦的皇家协会展出。 由于这个重大发现，1672年被选为英国皇家协会会员。 光学成果，巴克，牛顿年表，1642年0月25日，牛顿出

13、生于乌尔索波。 父亲自己去世了。 1645年3母亲和附近的牧师再婚，牛顿和祖母依偎在一起。 1649年6月上了补习班。 制作日表和水车。 1655年13日上中学，在药剂师克拉克家寄宿。 做风车，做漏水表，母亲的第二代丈夫在1656年去世，牛顿休学回家帮忙。 1658年16年回到格兰姆学校。 1661年19年入剑桥大学三一学院，成为工学部的学生。 1664年22日获得三一学院奖学金，停止了工读，专心研究。 1665年毕业于23所大学，留学研究。 发明二项式定理。 1666年24日发明了万有引力、微积分学，研究了光谱和望远镜。 1667年25日回到剑桥大学，被选为特别研究员。 发明反射望远镜。 1

14、668年26年取得了硕士学位。 1669年27年担任三一学院的数学讲座教授。 开始光学课。 1671年29年向皇家协会提供了反射望远镜。 1672年30日被选为皇家协会会员。1675年33日发现了牛顿环，提供了光的粒子说。 1677年35莱布尼茨宣布微积分学的发明，两人引起了争论。 1684年42月开始写数学原理。 1687年45年出版了数学原理，世界震惊了。 1689年46日被选为国会议员。 妈妈死了。 1690年48日发表了宗教论文。 1692年50年神经衰弱。 1693年出版了51微积分学。 驳斥无神论者。 1699年57年担任造币局局长。 制定日历修正案。 和侄女交往。 1700年58

15、月发明了六分仪。 1701年59连国会议员。 1703年61年担任皇家协会会长。 1704年62光学出版。 1705年63安女王被封在爵士乐里。 1708年66微积分学公开辩论。 1711年69年出版了分析学。 1725年83日移居郊外疗养。 1726年84数学原理三版。 1727年85月20日去世，葬在西敏寺。 back，结果牛顿能够明确地描述运动规律，更准确地预测物体的运动情况，对古典物理学做出了很好的贡献。 在英国天文学家哈雷称赞牛顿的天体物理学成果的时候，牛顿谦虚地回答了。 “我看起来比别人远是因为我站在巨人的肩膀上。 今天我们研究物理学和天体物理学，在牛顿力学的基础上构建理论。 当时

16、牛顿的研究，正如四大天文学家的研究结果，包含着科学研究先鞭后的意义。 四大天文学家有哥白尼、提科、凯布勒和伽利略。 牛顿时代其他科学的发展，十七八世纪自然科学的主要成果是牛顿力学的形成。 牛顿的科学成果和科学思想开辟了一个新时代。 力学在一个时期率先发展，通过很多人的努力日益完善。 其他自然科学也取得了很多成果。 总体来说，其他各自然科学还处于积累资料成为独立学科的时期。 微积分的确立统一笛卡尔坐标几何和解析几何、代数和几何，把曲线看作点的轨迹，用方程式表示曲线，微积分的确立，格雷戈里(1638-1675 )确立了函数的概念。 牛顿从解决力学的必要出发建立了微积分学。 主要的分析学、流数法和积

17、分术、德国数学家莱布尼茨从研究几何学开始，独立建立了微积分学、光学、望远镜，眼镜、镜头的制造为光学奠定了基础。 古人发现光是直线传播和反射现象。 伽利略提倡光以限速传播，开普勒考察了光的折射现象。 我们认为光的强度与光源距离的平方成反比地衰减了。 荷兰数学家斯内尔(1591-1626 )发现了光的折射规律，并提出了折射率的概念。 丹麦的天文学家雷默从计算出光速的粒子说和波动说的争论、笛卡尔从光的直线传播和反射等现象来看，认为光是由粒子的实体构成的。 意大利的格里玛第(1618-1663 )设想的是能发现光的衍射现象，能波动的流体。 惠更斯主张光是以静止的以太网为介质传播的纵波，从光的波动说导出了光的折射、反射规律，但很难说明光的偏振现象的反射、折射、衍射、偏振的概念、光的偏振、现在使软绳通过带狭缝的板，狭缝和振动方向平行如果振动通过狭缝传递到板的相反侧(图a )与狭缝振动方向垂直，则振动被狭缝遮挡而无法向前方传播(图b )将该绳更换为细弹簧，前后按压弹簧形成纵波时， 无论狭缝怎么放置，弹簧上的纵波都可以通过狭缝传播到板的相反侧(图专业、光的偏振、在与光波传播方向垂直的平面内，光的振动方向在任意方向上光的振动均匀分布在所有方向上的光或自然光的振动沿着特定方向的光是偏振、光、牛顿牛顿发现了光的色散现象，证明不同分光颜色的光可以